使用直剪流變儀進(jìn)行應(yīng)力控制流變實(shí)驗(yàn)通常涉及以下步驟：
一、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
1.儀器檢查與校準(zhǔn)
檢查直剪流變儀的各個(gè)部件是否完好，包括剪切盒、傳感器、加載裝置等。確保儀器的連接正常，電氣系統(tǒng)沒(méi)故障。
對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，這是確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的關(guān)鍵。校準(zhǔn)內(nèi)容包括載荷傳感器的校準(zhǔn)、位移傳感器的校準(zhǔn)等。通過(guò)施加已知的標(biāo)準(zhǔn)載荷和測(cè)量相應(yīng)的傳感器輸出，建立準(zhǔn)確的校準(zhǔn)曲線(xiàn)，以便在實(shí)驗(yàn)中將測(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為實(shí)際的物理量。
2.樣品制備
根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)備合適的樣品。對(duì)于土壤樣品，需要采集具有代表性的原狀土樣或經(jīng)過(guò)重塑的土樣。如果樣品中含有較大的顆粒或雜質(zhì)，可能需要進(jìn)行篩選或預(yù)處理，以確保樣品的均勻性和適用性。
對(duì)于其他材料（如食品、聚合物等），需要按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)或?qū)嶒?yàn)要求制備成合適的形狀和尺寸，以適應(yīng)剪切盒的尺寸和實(shí)驗(yàn)條件。例如，將食品樣品制成一定直徑和高度的圓柱體，將聚合物材料切割成合適的尺寸并放置于剪切盒中。
3.裝樣
將準(zhǔn)備好的樣品小心地放置于剪切盒的中心位置。對(duì)于土壤樣品，要注意保持其初始的結(jié)構(gòu)和含水量。在裝樣過(guò)程中，避免對(duì)樣品造成過(guò)度的擾動(dòng)，以免影響其原始的物理狀態(tài)。
確保樣品表面平整，與剪切盒的上下邊界緊密接觸，以保證在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中剪切力能夠均勻地作用在樣品上。
二、直剪流變儀的實(shí)驗(yàn)過(guò)程
1.預(yù)加載與調(diào)零
在正式實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前，對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)加載，使樣品與剪切盒、傳感器等部件充分接觸，消除可能存在的間隙或松動(dòng)。預(yù)加載的應(yīng)力值一般較小，且要保持一段時(shí)間，以確保樣品達(dá)到穩(wěn)定的初始狀態(tài)。
進(jìn)行調(diào)零操作，將傳感器的初始讀數(shù)歸零。這一步可以消除儀器本身的初始偏差，確保實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的的準(zhǔn)確性。
2.施加應(yīng)力并記錄數(shù)據(jù)
按照設(shè)定的加載速率和應(yīng)力范圍，啟動(dòng)直剪流變儀開(kāi)始施加應(yīng)力。儀器會(huì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中實(shí)時(shí)測(cè)量樣品的應(yīng)變，并通過(guò)傳感器將應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)。
在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，密切觀察樣品的變化情況。對(duì)于土壤樣品，可能會(huì)觀察到剪切面的形成和發(fā)展；對(duì)于食品樣品，可能會(huì)出現(xiàn)流動(dòng)、變形或破裂等現(xiàn)象；對(duì)于聚合物樣品，可能會(huì)看到熔體的流動(dòng)或彈性變形等。同時(shí)，注意記錄任何異常情況，如儀器故障、樣品滑移等。
3.達(dá)到設(shè)定應(yīng)力后保持或卸載
當(dāng)應(yīng)力達(dá)到設(shè)定的最大值后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求選擇保持應(yīng)力一段時(shí)間或直接卸載。如果需要研究樣品在長(zhǎng)期應(yīng)力作用下的性能變化，如蠕變行為，則保持應(yīng)力不變；如果只是獲取樣品的應(yīng)力 - 應(yīng)變曲線(xiàn)，一般在達(dá)到最大應(yīng)力后即可開(kāi)始卸載。
卸載過(guò)程要緩慢且穩(wěn)定，避免對(duì)樣品造成額外的沖擊。在卸載過(guò)程中，同樣要記錄應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)，直到恢復(fù)到初始狀態(tài)。
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